PENGANTAR
Pada bagian akhir ini, Saudara akan memperoleh informasi tentang bumi kita. Bumilah tempat kita tinggal dan sekaligus tempat untuk menggantungkan hidup dan kehidupan kita, manusia itu sendiri. Keadaan di Bumi sangat dipengaruhi oleh faktor matahari dan faktor manusia di samping faktor lain yang juga berpengaruh adalah satelit bumi (bulan) dan benda angkasa lainnya.
Aktivitas kehidupan manusia di permukaan bumi kini sangat kompleks. Dari mana manusia memperoleh zat untuk kehidupannya seperti bernafas, pangan, papan, sandang, transportasi, komunikasi? Kemana pula manusia membuang zat hasil aktivitas yang sudah tidak diperlukannya lagi?
Pada hakekatnya, manusia memperoleh zat kimia dari bumi dan membuangnya kembali ke bumi.
Tujuan-tujuan khusus yang hendak dicapai setelah mempelajari BBM-12 ini adalah agar mahasiswa dapat:
1) Menyatakan bagan struktur bumi.
2) Menyebutkan kandungan kimia utama dari bumi.
3) Menyebutkan bagian bumi yang kandungan kimianya telah berhasil diketahui manusia.
4) Menjelaskan manfaat kimia dari kerak bumi bagi manusia. 5) Mendeskripsikan hidrosfer bumi dari segi kimia.
6) Mendeskripsikan atmosfer bumi dari segi kimia.
7) Menunjukkan hubungan antar litosfer-hidrosfer-atmosfer dari bumi. 8) Mendeskripsikan air di bumi bagi manusia.
9) Mendeskripsikan tanah di bumi bagi manusia. 10) Mendeskripsikan udara di bumi bagi manusia. 11) Menunjukkan aliaran materi di bumi.
BBM-12 akan disajikan ke dalam 2 (dua) Kegiatan Belajar seperti berikut. (1) Kegiatan Belajar 12.1:Struktur Bumi Dan Komposisi Kimianya
12.1. STRUKTUR BUMI DAN KOMPOSISI KIMIANYA
Bumi merupakan salah satu planet dalam sistem matahari yang terdiri dari matahari, dan planet-planet beserta satelitnya. Bumi dapat dianggap sebagai bola yang berjari-jari 6370 km. Isi bumi sangat sulit diketahui karena sangat bergantung kepada kemampuan manusia menembus bumi. Pengeboran ke dalam bumi yang pernah dilakukan orang baru di sekitar kedalaman 10 km. Berbeda dengan kemampuan manusia dalam menembus dan menjelajah ruang angkasa sudah sampai ribuan km.
Jika manusia mampu mengenal isi bumi dengan lebih baik, maka mereka akan menguasainya dan mampu memanfaatkannya. Ilmu yang kini terus berkembang adalah
geokimia, yakni ilmu yang mempelajari kimia bumi; dan merupakan cabang dari geologi. Saat ini manusia mempelajari isi bumi antara lain dibantu dengan satelit yang mengirimkan gambarnya ke bumi.
A. STRUKTUR DAN KOMPOSISI BUMI
Pengetahuan tentang struktur bumi banyak disumbangkan oleh para geofisikawan. Para geofisikawan mempelajarinya dengan menggunakan alat yang dapat merekam penjalaran gelombang seismik dari dalam bumi. Gelombang seismik dapat dihasilkan oleh gempa bumi atau oleh ledakan buatan.
Dari hasil kajian atas gelombang seismik, para ahli menyimpulkan bahwa bumi terdiri atas lapisan-lapisan. Antar lapisan satu dengan lapisan lainnya terdapat perbedaan yang tajam dalam hal struktur dan komposisi. Gbr 12.1 memperlihatkan struktur bumi dari hasil penelitian geofisika.
Jarak dari permukaan bumi →
Pada Gbr 12.1 memperlihatkan bahwa struktur bumi terdiri atas 3 lapisan utama yakni banyak mengandung senyawa silikon dan senyawa aluminium (disebut lapisan sial); lapisan bawah (25 km) banyak mengandung senyawa silikon dan senyawa magnesium (disebut lapisan sima).
– Selimut bumi, lapisan yang terletak di bawah kerak bumi dan dipercaya hampir berupa padatan. Ketebalannya ±3000 km dan massanya ±68,2% dari total massa bumi. Lapisan ini diperkirakan terutama terdiri dari 5 jenis unsur, yakni Si, Mg, Fe, Al, dan O. – Inti bumi, bagian terdalam dari bumi. Bagian ini terdiri dari inti-luar (outer core) berupa
lelehan, dan inti-dalam (inner core) berupa padatan. Diduga inti bumi mengandung 90% logam Fe, 8% logam Ni, dan sisanya logam Co.
Dari ketiga lapisan penyusun bumi, hanya kerak bumi yang sudah banyak diketahui manusia. Bagian atau zona lain dari bumi yang juga sudah banyak diketahui adalah hidrosfer dan atmosfer. Tabel 12.1 memberikan komposisi bumi sebagai keseluruhan.
Tabel 12.1 Komposisi Bumi
Unsur Fe O Si Mg Ni S Ca Al Mn Cr Na Co P K Ti
Persen-massa 34,6 29,5 15,2 12,7 2,4 1,9 1,13 1,09 0,57 0,26 0,23 0,13 0,10 0,07 0,05
B. SIFAT DAN KOMPOSISI KERAK BUMI
Kerak bumi disebut juga kulit bumi atau litosfer. Kerak bumi terdiri dari berbagai
jenis batuan dan tanah dengan komposisi berbeda-beda; bagian ini menjadi penting karena manusia dapat memanfaatkannya secara langsung. Para geokimiawan melakukan penelitian terhadap sampel kerak bumi berupa batuan beku. Batuan beku adalah hasil pembekuan magma dan merupakan penyusun utama kerak bumi. Sebagian kecil batuan beku pecah dan melapuk. Kerak bumi dianggap tersusun dari 95% batuan beku, 4% shale, 0,75% batu pasir, dan 0,25% batu kapur. Batuan sebagai sampel sebenarnya terdiri dari campuran padatan oksida logam dengan komposisi seperti ditunjukkan menurut Tabel 12.2. SiO2 (disebut silika atau kuarsa) merupakan komponen
utama dari batuan penyusun kerak bumi
Tabel 12.2 Komposisi Kerak Bumi berdasarkan Oksidanya
Jenis oksida SiO2 Al2O3 Al2O3 FeO MgO CaO Na2O K2O TiO2 P2O5
Persen-massa 60,2 15,6 3,14 3,88 3,56 5,17 3,91 3,19 1,06 0,30
Data Tabel 12.2 dapat dinyatakan ke dalam bentuk urutan kadar unsur penyusun kerak bumi (lihat Tabel 12.3).
Tabel 12.3 Dua Belas Unsur terbanyak di Kerak Bumi
Unsur O Si Al Fe Ca Na K Mg H Ti Cl P
C. SIFAT DAN KOMPOSISI HIDROSFER BUMI
Semua air yang ada di dalam bumi dan di permukaan bumi digolongkan ke dalam lapisan air atau hidrosfer. Lapisan air (hidrosfer) ini meliputi air permukaan (seperti air laut, air sungai, air danau) dan air dalam tanah.
Jumlah air dalam hidrosfer menurut sumbernya ditunjukkan oleh Tabel 12.4.
Tabel 12.4 Jumlah Air di Hidrosfer
Air Laut 329.000.000
Air Danau dan Air Sungai 55.000 Air dari Glasier 3.250.000 Air Tanah (di atas 12.500 kaki) 1.080.000 Air Tanah (di bawah 12.500 kaki) 19.700.000
Tampak bahwa jumlah air di hidrosfer terpusat pada air laut berarti sedikit perubahan dari air lainnya relatif tidak mengubah jumlah air laut. Oleh karena itu perubahan jumlah air laut akibat penyerapan, penambahan, atau penguapan pada air laut, relatif tidak mengubah jumlah air laut atau air di bumi.
Dalam hal lain, air laut mengandung garam-garam terlarut. Banyaknya garam terlarut tidak sampai 3,5 %; jadi sisanya 96,5% berupa air murni. Komposisi ini juga relatif tidak berubah oleh adanya garam baru yang masuk ke air laut. Ada 2 sumber garam yang masuk ke air laut yaitu (1) garam klorida dan garam sulfat yang berasal dari gunung berapi, dan (2) mineral yang terbawa aliran air masuk ke air laut. Selain itu air juga dapat melarutkan beberapa gas, terutama gas oksigen (O2). Kemampuan “melarutkan” dari air
menyebabkan air alam (air di bumi) merupakan air yang tidak murni.
D. SIFAT DAN KOMPOSISI ATMOSFER BUMI
Zona atau daerah yang membungkus bumi adalah lapisan berwujud gas yang disebut lautan udara atau atmosfer.
Lingkup udara atau atmosfer udara mencakup mulai dari permukaan bumi hingga ketinggian hampir 200 km di atas permukaan bumi. Atmosfer udara terbagi atas beberapa lapisan, dan lapisan yang paling berhubungan langsung dengan diri kita adalah
troposfera. (Lihat Gbr 12.2)
Gbr 12.2 Lapisan Atmosfer Udara !
"!
"!! # $
#%# $ # $
Udara terdiri atas campuran homogen dari berbagai gas; komposisi gas-gas di atmosfer berubah-ubah dan berbeda bergantung pada tempatnya. Penguapan dan pengembunan (karena perbedaan temperatur) dari hidrosfer dan makhluk di bumi akan mempengaruhi uap air di udara. Rata-rata udara mengandung uap air dengan kadar berkisar dari 0,14% sampai 1,56% volum. Komposisi udara sering dinyatakan sebagai “komposisi udara kering” (lihat Tabel 12.5).
Tabel 12.5 Komposisi Udara Kering
ZAT KADAR pertanian atau pulau terpencil; komposisi udaranya akan berbeda
Atmosfer selain menjadi sumber gas oksigen untuk pernafasan juga berperan sebagai perisai terhadap radiasi ultraviolet dari matahari, dan sebagai selimut yang menjaga suhu permukaan bumi. Atmosfer merupakan sistem yang sangat kompleks; dan lapisan ini dapat dibagi menjadi 4 lapisan utama, yakni
(1) Troposfer. Lapisan terendah (terdekat dengan permukaan bumi) dengan ketebalan antara 8-10 km. Zat kimia yang banyak dikandung di lapisan ini adalah berupa molekul seperti N2 dan O2. Pada lapisan inilah gejala cuaca dan awan terbentuk.
(2) Stratosfer. Lapisan setebal 50 km di atas lapisan troposfer. Di stratosfer inilah ditemukan lapisan ozon (O3), lapisan yang memiliki peran sangat penting bagi
kehidupan makhluk di bumi. Molekul-molekul O2 di lapisan ini ada yang terurai
menjadi atom-atom O; dan atom-atom O ini kemudian bereaksi molekul-molekul O2
lainnya membentuk molekul ozon (O3).
(3) Ionosfer. Lapisan dengan tebal ±500 km di atas lapisan stratosfer. Dari namanya (ionosfer), lapisan ini banyak mengandung nitrogen dan oksigen yang terionisasi. (4) Eksosfer. Lapisan di atas ionosfer. Pada lapisan ini, zat kimia berupa atom dapat
bebas lepas ke angkasa.
Yang penting untuk diketahui bahwa 95% dari komposisi udara (Tabel 12.5) terkonsentrasi di troposfera; makin tinggi dari permukaan makin berkurang komposisinya. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa udara bersih adalah udara yang mempunyai komposisi 78,08% N2; 20,95% O2; 0,93% Ar; 0,033% CO2; 0,00001% CO, dan 0,1% gas
1. Bagian dari bumi manakah yang berhasil banyak diketahui manusia? 2. Manfaat apa yang dapat diambil langsung oleh manusia dari kerak bumi?
3. Mengapa air alam itu tidak murni? Sebutkan dua tipa zat yang terlarut dalam air alam. 4. Sebutkan 2 gas penting di atmosfer yang berguna bagi kelangsungan hidup dari
makhluk hidup.
5. Apa fungsi dari atmosfer terhadap bumi?
Geokimia adalah ilmu yang mempelajari kimia bumi; dan merupakan cabang dari
geologi.
Struktur bumi terdiri atas 3 lapisan utama yakni kerak bumi, selimut bumi, dan inti bumi. Setiap lapisan memiliki ketebalan dan komposisi kimianya masing-masing. Secara keseluruhan, 4 unsur terbesar kandungan bumi adalah Fe, O, Si, dan Mg. Lapisan penyusun bumi yang paling banyak diketahui manusia adala kerak bumi.
Bagian atau zona lain dari bumi yang juga sudah banyak diketahui adalah hidrosfer dan atmosfer.
Kerak bumi (atau kulit bumi atau litosfer) terdiri dari berbagai jenis batuan dan tanah
dengan komposisi berbeda-beda. Kerak bumi merupakan bagian penting karena manusia dapat memanfaatkannya secara langsung. Kerak bumi dianggap tersusun dari 95% batuan beku, 4% shale, 0,75% batu pasir, dan 0,25% batu kapur.
Lapisan air (hidrosfer) meliputi air permukaan (seperti air laut, air sungai, air danau) dan air dalam tanah. Jumlah air dalam hidrosfer paling banyak bersumber dari air laut (lautan/samudera) kira-kira 95% permukaan bumi.
Atmosfer atau lautan udara merupakan zona atau daerah berwujud gas yang membungkus bumi; mencakup mulai dari permukaan bumi hingga ketinggian hampir 700 km di atas permukaan bumi. Zona ini terbagi atas beberapa lapisan, yakni
troposfer (tebal 8-10 km; lapisan terdekat dengan permukaan bumi), stratosfer (tebal
50 km), ionosfer (tebal 100-600 km), dan eksosfer (lapiasan paling luar). Komposisi udara di troposfer adalah N2 (78%), O2 (21%), dan gas lain (1%).
LATIHAN 12.1
01. Bumi memiliki struktur yang meliputi _______________; _______________; dan
_______________.
02. Daerah di bumi yang paling banyak diketahui manusia adalah _______________;
_______________; dan _______________.
03. Dimanakah lapisan sima dan lapisan sial ditemukan?
04. Di daerah manakah dari bumi yang kandungan batuan beku paling banyak?
05. Zat utama apakah yang menjadi penyusun batuan beku?
06. Di daerah manakah dari bumi, manusia mengambil bahan tambang?
07. Garam dapur yang kita gunakan sebagai bumbu dapur bersumber dari air permukaan atau air laut. (*)
08. Sebutkan 2 komponen dengan komposisi terbesar dari komponen udara kering! 09. Apa peran atmosfer bagi kehidupan makhluk di permukaan bumi?
10. Bagaimana ozon terbentuk di atmosfer?
Ketrangan: (*) pilih salah satu.
Periksalah jawaban Sdr terhadap Tes Formatif 12.1 dengan cara mencocokkannya dengan Kunci Jawaban Tes yang disajikan pada halaman akhir Bahan Belajar Mandiri ini. Sdr dapat mengukur tingkat penguasaan (TP) Materi Kegiatan Belajar Mandiri 12.1 dengan cara menghitung jumlah jawaban yang benar (JJB) kemudian substitusikan ke dalam Rumus Tingkat Penguasaan berikut.
100%
x
10
JJB
TP
:
Rumus
=
Arti tingkat penguasaan (TP): 90% - 100% = Baik sekali 80% - 89% = Baik 70% - 79% = Cukup
< 69% = Kurang
Bila Sdr mencapai TP minimal sebesar 80%, anda dapat meneruskan untuk melaksanakan Kegiatan Belajar 12.2. Namun bila kurang dari 80%, Sdr harus mempelajari kembali Kegiatan Belajar 12.1 terutama pada materi belum Sdr kuasai.
TES FORMATIF 12.1
12.2. AIR, UDARA, TANAH, DAN SIKLUS ZAT
Setiap individu memerlukan tempat hidup, membutuhkan makanan, dan keperluan hidup lainnya. Dengan sendirinya, individu itu tak dapat melepaskan diri dari kehidupan dan pengaruh lingkungan sekitarnya.
Dengan kata lain, setiap individu, setiap manusia, setiap makhluk hidup, selalu berhubungan dan berinteraksi timbal balik dengan sesamanya, dan dengan lingkungan kehidupannya. Lingkungan itu buruk maka buruk pula kehidupan individu itu; demikian pula, sebaliknyalah yang akan terjadi.
Secara garis besarnya, lingkungan kehidupan meliputi udara, air, dan tanah. Kondisi ketiga wilayah lingkungan kehidupan ini sangat menentukan. Makhluk hidup membutuhkan dari, dan membuang berbagai bahan atau benda ke “lingkungan udara, lingkungan air, dan lingkungan tanah”.
A. AIR
Air, H2O merupakan salah satu kebutuhan vital manusia dan semua makhluk
hidup. Kegunaan air sangat luas, antara lain untuk medium dan proses kimia dalam tubuh, untuk fotosintesis, sebagai bahan mentah, pencuci/pelarut, sumber tenaga/energi, pengairan/perikanan, dan untuk sarana transportasi dan rekreasi. Manusia dapat hidup 1 bulan tanpa makanan, tetapi manusia akan mati dalam beberapa hari tanpa air. Dan yang paling penting, air merupakan faktor utama penentu sifat cuaca dan iklim dunia. Fungsi lain dari air karena “sifat mengalir”-nya adalah sebagai medium pembuangan dan pengangkut bahan buangan-cair dan buangan-padat.
Hampir 70% permukaan bumi tertutup oleh air yang terhampar luas sebagai lautan dan daratan es, namun hanya 0,4% yang ditemukan sebagai air sungai, air danau, air rawa, air bendungan, air tanah, dan air resapan. Justeru dari jenis air yang sedikit ini yang mudah dan murah untuk diolah guna memenuhi kebutuhan manusia.
Air murni mempunyai rumus kimia H2O, tetapi air dalam kehidupan sehari-hari (air
alam) juga mempunyai rumus kimia yang sama, hanya bedanya air alam bersifat tak murni karena telah bercampur dengan zat asing. Zat asing yang terkandung dalam air berkisar antara beberapa mg/L (untuk air hujan) sampai ±35000 mg/L (untuk air laut).
Kalau begitu apa yang dimaksud dengan air bersih?
Ada banyak parameter (ukuran) bahwa air tergolong air bersih bergantung pada fungsinya, tetapi yang terutama adalah warna, bau, rasa, pH, suhu, kekeruhan, total padatan, kesadahan, O2 terlarut, bahan organik terlarut, kandungan bakteri
(mikroorganisme), dst. Berdasarkan fungsinya, dikenal air minum, air cuci, air untuk pertanian/perikanan, air untuk industri, air untuk rekreasi, dsb.
yang seharusnya hanya untuk memenuhi kebutuhan rumah-tangga juga digunakan untuk kebutuhan di luar itu seperti untuk air untuk industri dan kendaraan, air untuk taman, dsb.
Air minum adalah air yang memiliki persyaratan ketat, yakni
tak-berwarna, tak-berbau, tak-berasa, mengandung mineral tertentu, bebas zat beracun, dan bebas kuman penyakit (pathogen).
Kualitas air minum biasanya mengacu pada Peraturan Pemerintah yang bersangkutan (Depkes), atau mengacu pada kualitas air minum yang ditetapkan oleh WHO.
Tabel 12.6 Petunjuk Kualitas Air Minum menurut WHO
Konstituen Ambang batas
Warna 15 TCU Bau -
Rasa Bila diterima oleh 90% konsumen Kekeruhan 5 NTU
*beberapa sumber menyatakan, sampai 1000 mg/L belum membahayakan.
Sifat fisik air paling mudah diamati langsung dan secara cepat dapat dijadikan pertimbangan awal dalam menetapkan kualitas air. Bau dan rasa merupakan sifat subyektif (tergantung pada orang per orang). Seringkali ke dalam air disemperotkan gas O2 sampai jenuh. Air yang jenuh dengan O2 mempunyai rasa yang menyenangkan
(segar) sedangkan air yang miskin O2 akan berasa tawar.
Warna yang menyolok sering kali ditolak oleh kebanyakan konsumen. Sebenarnya air murni berwarna biru-hijau-muda apabila volum air cukup banyak. Adalah penting untuk membedakan antara warna asli (true colour) yang disebabkan oleh bahan terlarut dengan warna semu yang disebabkan oleh zat-zat yang terdispersi-koloidal.
Kekeruhan disebabkan adanya bahan yang terdispersi koloidal yang pada tingkat tertentu sukar terdeteksi oleh mata dan air tampak jernih.
Selain berfungsi sebagai komponen tubuh dan medium untuk proses dalam tubuh, fungsi penting lainnya dari air adalah sebagai tempat hidup dan perkembangan biota air. Syarat air bersih untuk biota ini adalah oksigen terlarut (dissolved oxygen, DO), kandungan bahan organik (ditentukan dari biologycal oxygen demand, BOD), pH, suhu, dan tidak mengandung bahan beracun. Oksigen (O2) merupakan konstituen penting
dalam pengendalian kualitas air.
Dalam hal lain, lingkungan air menjadi tempat pembuangan berbagai limbah cair. Lingkungan air menjadi tercemar; lingkungan kehidupan menjadi buruk. Berbagai jenis kehidupan punah, saluran air menjadi dangkal, biaya pemrosesannya menjadi mahal, air sulit diperoleh dan harganya mahal. Manusialah penyebab semua ini, dan manusia pula yang akan menganggung akibatnya.
Air di alam jumlahnya relatif tetap, dan hanya mengalami siklus sebagai siklus air (lihat bagian siklus zat).
B. UDARA
Yang penting untuk diketahui bahwa 95% dari komposisi udara (Tabel 12.5) terkonsentrasi di troposfera; makin tinggi dari permukaan makin berkurang komposisinya. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa udara bersih adalah udara yang mempunyai komposisi 78,08% N2; 20,95% O2; 0,93% Ar; 0,033% CO2; 0,00001% CO, dan 0,1% gas
lainnya. Adanya gas-gas hasil aktivitas kehidupan dan peristiwa alam dapat mengubah komposisi udara bersih. Udara yang komposisinya berubah akibat masuk atau hilangnya suatu zat ke- dan dari- udara, disebut udara tercemar.
Lingkungan udara selalu melingkupi diri kita dan diri setiap makhluk. Dari udaralah, kita memperoleh gas O2 untuk tubuh secara gratis, tumbuhan memperoleh
gas N2 untuk proses nitrifikasi pada akar, dan gas CO2 untuk proses fotosintesis.
Kandungan gas O3 (ozon) di udara walaupun kecil kadarnya tetapi berperan penting
sebagai perisai bumi terhadap radiasi sinar matahari.
Seperti lingkungan air, lingungan udara pun menjadi tempat terbangnya partikulat (padatan halus) dan gas buang hasil aktivitas manusia. Salah satu diantaranya adalah gas oksida karbon (kini populer sebagai emisi karbon). Benda-benda itu (partikulat dan gas) membuat atmosfer menjadi tidak bersih; bahkan adanya gas buang pabrik atau aktivitas pesawat supersonik dapat merusak lapisan ozon. Rusaknya atmosfer mengakibatkan sinar matahari datang tidak tersaring. Sinar ultraviolet dari matahari akan mengenai langsung permukaan bumi. Permukaan bumi menjadi semakin panas, cuaca dan iklim menjadi tak menentu dan di permukaan bumi mengalami berbagai bencana (seperti periode musim berubah, aliran udara panas, badai, banjir, kekeringan, dan lain-lain).
Sikuls gas-gas di atmosfer melibatkan zat-zat seperti N2, O2, CO2, dan uap air.
Bagian akan dibahas di bagian Siklus Materi/Zat di Alam.
C. TANAH
dengan partikel sangat halus disebut tanah liat (clay), berpartikel agak kasar disebut tanah lumpur, dan berpartikel sangat kasar disebut tanah pasir. Tekstur tanah ditentukan oleh komposisi ketiga jenis tanah tersebut.
Tanah yang miskin unsur N selain P dan K tergolong tanah yang tidak subur; dan oleh karenanya tanah seperti itu harus diperkaya dengan memberikan pupuk N berupa:
• pupuk alami (misalnya dengan daun hijau yang membusuk, kotoran hewan, atau dengan menanam tumbuhan yang dapat menyerap gas N2 melalui bintil akarnya), atau
• pupuk buatan seperti pupuk urea {rumus: (NH2)2CO}; pupuk ZA (rumus: (NH4)2SO4};
atau pupuk NPK {campuran senyawa yang mengandung unsur-unsur N, P, dan K}.
Dari tanah manusia memperoleh bahan-mineral melalui aktivitas penambangan dan di tanah pula manusia melakukan aktivitas industri dan pembuangan bahan sisa aktivitasnya. Sementara tumbuhan yang menjadi makanan bagi makhluk lain memperoleh makanannya dari tanah, dan di tanah pula, proses penguraian dan pembusukan terjadi oleh mikroorganisme dalam tanah.
Ada beberapa ciri umum kerusakan pada tanah atau tanah tercemar, di antaranya: tak dapat digunakan untuk keperluan fisik manusia seperti tempat
pemukiman, tempat pembuangan sampah organik, daerah pertanian, dll. tak dapat ditanami tumbuhan.
tandus.
air tanah bekurang atau tidak ada.
Berbagai sumber pencemar tanah adalah: limbah pemukiman (sampah anorganik dan sampah organik); limbah industri; limbah pertambangan; limbah pertanian; limbah nuklir.
D. SIKLUS ZAT DI ALAM
Gas nitrogen, gas oksigen, gas karbon dioksida di udara, serta air di hidrosfer dan fosfor di litosfer memiliki peran penting dalam kehidupan, dan melalui proses alam (siklus materi atau siklus zat), zat-zat tersebut dapat dihasilkan kembali.
&
& & ' % ( #&
Aktivitas alam dan aktivitas makhluk selalu memerlukan air, namun jumlah air di alam relatif tetap. Air di alam mengalami perubahan melalui siklus air; siklus ini menyebabkan perubahan sebaran air dan perubahan keadaan cuaca/iklim.
Aktivitas alam termasuk aktivitas makhluk juga melibatkan perubahan gas karbon dioksida (CO2) dan gas oksigen (O2). Perubahan kedua gas ini di alam juga mengalami
siklus, masing-masing sebagai siklus karbon dan siklus oksigen.
Gas CO2 (dari alam), H2O (dalam tumbuhan hijau), dan adanya energi matahari (sinar
UV) berlangsung proses fotosintesis pada hijau daun. Proses ini menghasilkan senyawa karbohidrat (dalam tumbuhan itu) disertai pelepasan gas O2 ke alam. Jelaslah bahwa
tanpa tumbuhan hijau di suatu tempat, siklus oksigen akan terhenti. Komposisi udara di tempat itu akan berubah, karena meningkatnya jumlah gas lain.
Gas O2 sendiri digunakan untuk keberlangsungan proses lainnya seperti pembakaran,
pernafasan, dan pelapukan disertai dengan pelepasan gas CO2 dan H2O ke alam.
Keseimbangan kedua siklus tersebut di alam sangat menentukan kondisi udara di dunia. Hutan yang hijau dan emisi karbon merupakan dua faktor yang sangat mempengaruhi cuaca dan iklim di suatu wilayah, bahkan dunia.
Gas nitrogen (N2) di udara relatif berjumlah tetap dan mengalami siklus yang
disebut siklus nitrogen.
Unsur N sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup baik dalam bentuk unsur maupun senyawa. Tumbuhan membutuhkan unsur N untuk pembentukan senyawa protein dalam tumbuhan itu.
CO2
O2
FOTOSINTESIS )
PERNAFASAN PEMBAKARAN PELAPUKAN
(* + ' , (
H2O
penguapan hujan
a w a n
Dari bagan siklus nitrogen, tumbuhan melalui akarnya menyerap unsur N dalam bentuk ion NH4+ dari air tanah. Ion NH4+ terbentuk dari hasil reaksi dalam tanah antara NH3 dan
ion H+ dari air. Hanya jenis tumbuhan tertentu (jenis polongan dan jenis ganggang) dapat langsung menyerap N2 dari udara. Senyawa protein dalam tumbuhan sangat diperlukan
oleh hewan dan manusia. Oleh hewan, proten nabati diubah menjadi protein hewani. Kedua protein ini diperlukan oleh manusia untuk tumbuh dan berkembang.
Catatan: Siklus nitrogen di atas dapat dirinci sebagai berikut:
- (. # / & # 0 tumbuhan yang mengandung fosfor atau hewan-hewan pemakan tumbuhan ini. Tumbuhan mengabsorbsi ion fosfat (PO43-) terlarut dalam tanah melalui akarnya.
Senyawa Fosfor
( )
FOSFOR ( ' &)
Senyawa Fosfor
( ; # # 1 )
Senyawa Fosfor ( 1 ) Senyawa Fosfor
( )
Proses Pengendapan
( / 1 $# $ )
Senyawa Fosfor
01. Apa yang dimaksud dengan air bersih? Apa perbedaannya dengan air minum? 02. Apa ciri fisis dari lingkungan air telah tercemar?
03. Sebutkan 3 zat kimia yang menyusun suatu tanah.
04. Unsur apa yang harus dipenuhi agar tanah dapat ditumbuhi oleh tanaman? 05. Sebutkan 3 macam gas di atmosfer dan apa peran setiap gas tersebut. 06. Gambarkan kembali siklus yang melibatkan karbon dan oksigen.
07. Adakah hubungan hutan dengan gas oksigen dan gas karbon dioksida? Jika ada beri uraiannya secara singkat!
08. Dari mana saja tumbuhan memperoleh unsur N?
09. Burung yang bagaimana yang dagingnya mengandung unsur fosfor?
10. Sebutkan nama dan rumus kimia dari gas yang diolah dan gas yang dikeluarkan oleh tubuh kita. Sebutkan proses kimia yang terlibat.
Air di alam banyak dijumpai di lautan sebagai air laut; air laut ini menutupi hampir 70% daratan bumi. Sumber air untuk keperluan air minum diproses manusia dari air tanah dan air permukaan lainnya yang justeru jumlahnya hanya 8% (volum) dari jumlah air laut.
Udara yang membungkus bumi kita mengandung zat kimia (N2, O2, dan ozon) yang
berguna bagi kehidupan makhluk. Di samping itu masuknya gas buang ke atmosfer dapat mempengaruhi temperatur dan tekanan udara di bumi (terjadi perubahan cuaca dan iklim).
Tanah terutama berfungsi sebagai sumber makanan atau tempat tumbuhnya tumbuhan. Tanah harus mengandung makanan untuk tumbuhan berupa zat yang dapat memberikan unsur N, P, dan K. Fungsi lain dari tanah adalah sebagai tempat pemukiman, lahan industri, dan sumber bahan tambang. Ketiga hal ini dapat menjadi sumber kerusakan pada lingkungan kehidupan.
Dalam siklus air, pengaruh energi air akan menguap dengan membentuk awan di atmosfer. Awan yang berat dapat jatuh di bumi sebagai hujan.
Siklus N dapat berawal dari adanya air dan bakteri pengikat N2 (dari akar tanaman
tertentu), gas N2 dari udara dapat diubah menjadi senyawa N di dalam tanah.
Senyawa N ini yang dapat diserap oleh akar tanaman lain membentuk protein nabati. Protein ini menjadi sumber makanan bagi hewan dan manusia. Melalui pembusukan dan oleh bakteri, buangan yang mengandung senyawa N dapat dilepas kembali sebagai gas N2.
Siklus karbon melibatkan proses fotosintesis dimana gas CO2 bereaksi dengan H2O
oleh adanya sinar ultraviolet membentuk glukosa dan gas O2. Oksigen diperlukan
pada proses oksidasi/pembakaran dengan membentuk gas CO2 dan uap H2O.
Dengan demikian siklus oksigen terjadi bersamaan dengan siklus oksigen. Karang fosfat di kerak bumi menjadi sumber utama senyawa fosfat dalam siklus
fosfor. Fosfor berada dalam makanan sebagai komponen untuk pembentukan tulang dan gigi dari makhluk hidup.
LATIHAN 12.2
01. Daerah atau zona yang telah banyak diketahui manusia meliputi: A. Selimut bumi, kerak bumi, dan atmosfer.
B. Selimut bumi, atmosfer, dan hidrosfer. C. Kerak bumi, atmosfer, dan hidrosfer. D. Kerak bumi, selimut bumi, dan hidrosfer.
02. Air permukaan dikatakan tidak bersih atau tercemar, jika terjadi hal berikut, kecuali ...
A. Berbau. C. Berasa tidak segar.
B. Keruh. D. Berubah warna.
03. Air minum harus memenuhi keriteri tertentu, kecuali ...
A. Bebas bakteri penyakit. C. Mengandung mineral tertentu. B. Bebas zat beracun. D. Mengandung gas oksigen.
04. Berikut ini bukan penyebab perubahan komposisi atmosfer bumi. A. Siklus N. C. Gas buang kendaraan. B. Jumlah uap air. D. Reaksi pembentukan ozon.
05. Kelompok zat kimia berikut dapat mengalami reaksi fotosintesis. A. Gas karbon monoksida dan air. C. Gas oksigen dan gas ozon. B. Gas karbon dioksida dan air. D. Gas nitrogen dan gas amoniak.
06. Peristiwa berikut tidak terlibat dalam siklus N.
A. Bakteri (pada akar tanaman) mengikat senyawa N lalu dibebaskan gas N2. B. Bakteri (pada akar tanaman) mengikat gas N2 lalu diubah menjadi senyawa N. C. Kotoran hewan dan tumbuhan/hewan mati diurai bakteri menjadi senyawa N. D. Protein nabati oleh hewan diubah menjadi protein hewani.
07. Senyawa berikut di dalam tanah menjadi makanan bagi tumbuhan, kecuali ... A. Senyawa yang mengandung unsur nitrogen.
B. Senyawa yang mengandung unsur natrium. C. Senyawa yang mengandung unsur kalium. D. Senyawa yang mengandung unsur fosfor.
08. Siklus zat di alam yang berkaitan erat dengan fungsi hutan adalah ... A. Siklus air. C. Siklus nitogen.
B. Siklus karbon. D. Siklus fosfor.
09. Perbuatan berikut mendorong menipisnya jumlah air tanah, kecuali ... A. Pengambilan air tanah untuk industri cuci kendaraan.
B. Pembukaan lahan untuk pembangunan tempat tinggal. C. Pengolahan air tanah untuk industri minuman.
D. Pembukaan perkebunan di tanah yang gersang.
10. Mana di antara pernyataan berikut yang tidak tepat.
A. Siklus zat tidak akan berlangsung tanpa adanya sinar matahari. B. Jumlah air di alam terjadi perubahan walaupun kecil.
C. Gas-gas di udara dapat mempengaruhi cuaca dan iklim di bumi.
Periksalah jawaban Sdr terhadap Tes Formatif 12.2 dengan cara mencocokkannya dengan Kunci Jawaban Tes yang disajikan pada halaman akhir Bahan Belajar Mandiri ini. Sdr dapat mengukur tingkat penguasaan (TP) Materi Kegiatan Belajar Mandiri 12.2 dengan cara menghitung jumlah jawaban yang benar (JJB) kemudian substitusikan ke dalam Rumus Tingkat Penguasaan berikut.
100%
x
10
JJB
TP
:
Rumus
=
Arti tingkat penguasaan (TP): 90% - 100% = Baik sekali 80% - 89% = Baik 70% - 79% = Cukup
< 69% = Kurang
Bila Sdr mencapai TP minimal sebesar 80%, berarti Sdr telah berhasil dalam menuntaskan akktivitas belajar Sdr melalui KBM terakhir ini. Namun bila kurang dari 80%, Sdr harus mempelajari kembali Kegiatan Belajar 12.2 terutama pada materi belum Sdr kuasai.
KUNCI JAWABAN TES FORMATIF BBM 12
Kunci tes formatif BBM 12.1
01. Kerak bumi, selimut bumi, dan inti bumi. 02. Kerak bumi, atmosfer, dan hidrosfer.
03. Di kerak bumi dimana lapisan sial ditemukan di lapisan atas dan lapisan tengahnya (setebal 35 km) sementara lapisan sima di lapisan bawah (setebal 25 km).
04. Di lapisan kerak bumi.
05. Silika atau kuarsa dengan rumus kimia SiO2.
06. Di daratan kerak bumi dan di dasar laut. 07. Air laut.
08. Gas N2 dan gas O2.
09. Sebagai sumber gas untuk pernafasan/pembakaran, sebagai perisai bagi bumi terhadap radiasi sinar matahari.
10. Ozon terbentuk di lapisan atmosfer-atas (di stratosfer)
Kunci tes formatif BBM 12.2
DAFTAR PUSTAKA
Blank, Emanuel. Et al. (1979). Foundations of Life Science. New York: Holt, Rinehart and Winston, Inc.
Brown, Theodore L. and LeMay Jr, H. Eugene. (1977). Chemistry: The Central Science. Englewood, New Jersey: Prentice-Hall Inc.
Johnson, Leon J. (1979). Introductory Soil Science – A Study Guide and Laboratory
Manual. New York: Macmillan Publishing Co., Inc.
Laetsch, Watson M. (1989). Plants – Basic Concepts in Botany. Toronto: Little, Brown & Company (Canada) Limited.
Lippincott, W.T., Garret, A.B., dan Verhoek, F.H. (1980). Chemistry – A Study of Matter. Fourth Edition, New York: John Willey & Sons.
Miller Jr., G.T. (1981). Living in the Environment. Edisi III. Beltmon, California: Wadsworth Publishing Company, Inc.
Miller Jr, G. Tyler. (1982). Chemistry: A Basic Introduction. Second Edition. Beltmon, California: Wadsworth Publishing Company.
Mulyono HAM. (2002a). Kimia 1 untuk SMU/MA Kelas 1. Edisi Kedua. Bandung: Penerbit CV. Acarya Media Utama.
Mulyono HAM. (2002b). Kimia 2 untuk SMU/MA Kelas 2. Edisi Kedua. Bandung: Penerbit CV. Acarya Media Utama.
Mulyono HAM. (2002c). Kimia 3 untuk SMU/MA Kelas 3. Edisi Kedua. Bandung: Penerbit CV. Acarya Media Utama.
Mulyono HAM. (2006a). Kamus Kimia. Edisi Kedua. Jakarta: Penerbit PT. Bumi Aksara. Pessenden, Ralf J. and Pessenden, Joan S. (1983). Chemical Principles for The Life
Science. Second Edition. Boston: Allyn and Bacon, Inc.
Russell, J.B., (1981), General Chemistry, Singapore: McGraw-Hill Book, Co.
Sackheim, G. I., and Schultz, R. M. (1979). Chemistry for the Health Science. New York: Macmillan Company.
Trump, RT and Volker, R. (1981). Foundations of Life Science. New York: Holt, Rinehart and Winston, Inc.
Washton, Nathan S. (1974). Teaching Science In Elementary and Middle Schools. New York: David McKay Company, Inc.
